Prof. Dr. Luiz Roberto Basso Junior
Setembro de 2014
Biologia geral dos fungos e micotoxinas
Estima-se que o reino Fungi possui cerca de 1,5 milhões de espécies
Excelentes decompositores
Simbiontes
Patógenos e parasitas
Biologia geral dos fungos e micotoxinas
Somente 150 espécies são capazes de causar doenças em
mamíferos;
Última década: aumento da frequência de infecções fúngicas (alta
morbidade e mortalidade);
Infecções disseminadas pelo sangue (>200%);
Aumento dos casos de resistência a antifúngicos;
Status de grande causa de infecções em humanos
(imunocomprometidos);
A proximidade evolutiva os torna um desafio terapêutico;
Últimos 20 anos: 1 nova droga (ecnocandinas) com novo alvo
(parede celular);
Necessidade de estudar mecanismos envolvidos na patogênese
virulência e resistência a drogas;
Biologia geral dos fungos e micotoxinas
São organismos eucarióticos, aeróbios (maioria) e heterotróficos que
se nutrem por absorção (após hidrólise enzimática), parasitando
organismos ou matéria orgânica em decomposição.
Apresentam reprodução assexuada e sexuada.
Em substratos apropriados os esporos germinam produzindo formas
diversas como Bolores (fungos pluricelulares) ou leveduras
(fungos unicelulares).
Biologia geral dos fungos e micotoxinas
A maioria dos fungos são aeróbios, fazendo oxidação da glicose
(mas também de sacarose, maltose) para a obtenção de energia;
Existem várias leveduras fermentadoras anaeróbias facultativas;
Necessitam de oligoelementos como fósforo, enxofre, magnésio,
sódio, potássio, ferro, cálcio, zinco, manganês, cobre e
molibdênio;
Fatores de crescimento que não sintetizam (vitaminas) e
aminoácidos;
Características Nutricionais dos Fungos
Características Metabólicas dos Fungos
Algumas espécies são halofílicas (elevada concentração de sal);
Temperatura ótima de crescimento entre 20ºC a 35ºC (psicrófilas
e termófilas);
Crescem bem em pH neutro ou ligeiramente ácido (6,0). Capazes
de modificar o pH do meio ambiente;
O crescimento vegetativo ocorre principalmente na obscuridade,
mas a parte reprodutiva procura a luz para a sua formação
(pigmentos carotenóides estimulados com a luz);
As radiações ultravioleta da luz solar têm efeito fungistático.
Fungos filamentosos = Bolores Leveduras
Hifa cenocítica Hifa septada
Pseudohifa Fungo dimórfico
37°C 25°C
Classificação morfológica dos fungos
Leveduras
Substratos cromogênicos
Micromorfologia
Provas bioquímicas
Fungos filamentosos
Tempo de crescimento
Morfologia macroscópica
Morfologia microscópica
Identificação de Fungos
Fungos Filamentosos
Morfologia Macroscópica
Meio de Sabouraud
Fungos Filamentosos
Morfologia Microscópica
Identificação de leveduras
Substratos cromogênicos
Micromorfologia
Provas bioquímicas
Ascomicetos Basidiomicetos
Zigomicetos
Deuteromicetos
Reprodução Sexuada e Assexuada
Taxonomia
Diferenças entre as células de mamíferos e células fúngicas
CÉLULA FÚNGICA
Biologia geral dos fungos e micotoxinas
Espessura entre 80 a 600nm
Constituída de material fibrilar composto:
- Polissacarídeos (glucanas, mananas e quitina = virulência)
- Glicoproteínas (responsáveis pela adesão e antigenicidade)
Parede Celular de Fungos
Lipídeos: barreira impermeável ao fluxo de moléculas solúveis em água.
Fosfolipídeos, ácidos graxos, glicolipídeos, ergosterol (confere
estabilidade para a bicamada e permite a fluidez sem cristalização).
Proteínas: transporte específico, enzimas catalizadoras de reações
associadas à membrana, ligação estrutural entre citoesqueleto, matriz
extracelular e receptores.
Ergosterol
Membrana Celular de Fungos
Cadeia frouxa fibrilar de polissacarídeos:
Glucoronoxylomanana (GXM),
Galactoxylomana e manoproteína.
Espessura de 1 a 50 m,
dependendo dos nutrientes e CO2.
Cápsula de Fungos
Produção de Proteases por Fungos
Produção de Proteases por Fungos
Produção de Proteases por Fungos
Formação de Biofilmes
Produção de Melanina
Bipolaris spicifera
Produção de Melanina
Candida albicans
Polimorfismo
Paracoccidioides
brasiliensis 25C
37C
Polimorfismo
Polimorfismo
Polimorfismo
Amplificação gênica em Fungos
Fontes de Infecção
1. Saprófitas da natureza
(solo, vegetais, madeira)
2. Água
3. Animais domésticos
4. Homem
Vias de Transmissão
1. Inalação
2. Traumatismo
3. Contato direto
4. Iatrogênica
(sondas, ventiladores,
cateter, manipulação)
Transmissão digestiva (Toxicoses) e Congênita
Infecções Fúngicas
Epidemiologia e Ecologia
Habitat natural
Distribuição geográfica
Transmissão e porta de entrada
Hospedeiro
idade, sexo, profissão,
fatores de risco
Prevenção e Controle
Notificação dos casos
Controle ambinetal
(geral e hospitalar)
Cuidados especiais com o
paciente imunodeprimido
Evitar exposição à fonte
Profilaxia anti-fúngica
Vacinas
História clínica – Diagnóstico e Contagiosidade
Infecções Fúngicas
O Homem é naturalmente resistente
às infecções fúngicas
Micoses cutâneas: alta incidência ( 20 a 40% população)
Contagiosidade interhumana, animal e ambiental
Micoses sitêmicas: áreas endêmicas
Pbmicose 20 casos novos/ano (14 H : 1 M)
Micoses oportunistas: 4º patógeno em Infecção Hospitalar
Candidíase oral = 90% pacientes com AIDS
Candidíase vaginal = 75% das mulheres em idade fértil
Criptococose = 15-30% pacientes com AIDS
Frequência das Infecções Fúngicas
Definição: fator que permite o crescimento do fungo sob
condições adversas do hospedeiro e que não é necessário
para crescimento em cultura.
Condições para patogenicidade:
• Entrar no hospedeiro (tamanho, adesão).
• Multiplicar no tecido do hospedeiro (mudança de forma,
composição, metabólica, termotolerância, resistência à drogas).
• Resistir ou não estimular os mecanismos de defesa do
hospedeiro (cápsula, crescimento intracelular, citocinas,
microbiota normal).
• Danificar o tecido do hospedeiro (granuloma, fibrose, necrose).
Fatores de Virulência dos Fungos
Componentes da parede celular
Adesão
Cápsula
Produção de enzimas
Variabilidade antigênica, genotípica e morfológica
Termotolerância
Receptores hormonais
Toxinas
Resistência a antifúngicos
Mecanismos de evasão da defesa do hospedeiro
Fatores de Virulência dos Fungos
Métodos diretos
1) Exame direto (KOH a 20%,
Coloração, Nankim, Calcofluor)
2) Histopatológico (HE, Giemsa,
Prata, Mucicarmim)
3) Isolamento em cultura
Meios de cultura (Sabouraud)
Identificação
Teste de sensibilidadea drogas
Tipagem
4) Inoculação animal
Métodos indiretos
1) Detecção de metabólitos
(D-arabinol, manana, -1,3-glucana,
enolases, aspartil proteinase)
2) Detecção de DNA
( PCR, Hibridização ‘in situ”)
3) Deteção de antígenos
(aglutinação com látex, IMH, IF)
4) Detecção de anticorpos
(Elisa e Western-blot)
Diagnóstico, Epidemiologia, Terapia, Controle. Prevenção
Métodos para diagnótico micológico
Drogas antifúngicas - Resistência
Resistência à 5-fluorocitosina: genes FCY1 e FCY2
Resistência à Anfotericina B: redução do conteúdo de
ergosterol das membranas
Resistência aos Azóles = gene ERG11
transportadores de efluxo
Natural ou adquirida: C. krusei e C. glabrata (fluconazol)
C. albicans (5-fluorocitosina)
Múltipla resistência: mesma família ou não relacionadas
Principais alvos para drogas antifúngicas
1) Superprodução da enzima alvo
2) Alteração do alvo da droga
3) Bomba de efluxo da droga
4) Barreira de entrada
da droga
5) Via alternativa
6) Inibição de enzimas
fúngicas que transformam
a forma
inativa em forma ativa
da droga
7) Degradação da droga no meio externo
Drogas antifúngicas - Resistência
1. Métodos de diluição (determinação da CIM)
Meios líquidos macrodiluição
microdiluição
Meios sólidos
2. Métodos de difusão
Discos com concentração fixa
(Halo de inibição)
Fitas com gradiente de densidade:
E-test (CIM)
3. Testes in vivo
Testes de sensibilidade a antifúngicos
ALERGIAS: Decorrente da inalação do fungo ou de
antígenos destes, em indivíduos atópicos;
TOXICOSES: Micetismo (ingestão de fungos venenosos)
Micotoxicoses (ingestão de alimentos
contaminados com toxina pré-formada);
MICOSES: Decorrente da presença e crescimento
do fungo no tecido.
Patologias causadas por Fungos
Toxicoses
Micotoxicose: ingestão de alimentos contaminados por toxinas de fungos (ou micotoxinas);
Micetismo: sintomas resultantes da ingestão de cogumelos venenosos;
by Clive Shirley
Agaricus campestris Calocybe gambosa
by Standa Jirásek by Laszlo Kaposvari
Entoloma sinuatum
Micotoxinas são metabólitos secundários (mais de 400 micotoxinas conhecidas).
Substâncias estáveis e resistentes;
Geralmente encontradas em produtos agrícolas:
Vegetais: Cereais, sementes oleaginosas, frutos, temperos.
Produtos de origem animal (leite e derivados, carne, embutidos).
Produtos obtidos por fermentação (cerveja, vinho, aditivos alimentares e vitaminas).
A contaminação pode ocorrer desde o cultivo até o armazenamento antes do consumo.
Alta umidade do ar atmosférico (> 85%);
Atividade de água inferior a 0,94;
Altas temperaturas;
Substrato rico em amido (cereais);
Integridade dos grãos.
Presença do fungo não é um indicativo de que existe a toxina:
Há cepas toxigênicas e não toxigênicas.
Prevenção: Armazenamento adequado; Aplicação de antifúngicos; Monitoramento sanitário.
Micotoxinas
Efeito sinergístico.
Efeito dose dependente e freqüência com que são ingeridas.
Contaminação aguda: Ataxia, alucinações, hemorragia, necrose e falência dos órgãos
Contaminação crônica:
Danos a diversos órgãos (fígado, rins, sistema nervoso e trato gastrointestinal).
Alterações do sistema imunológico (aumento da susceptibilidade a infecções).
Atividade estrogênica, mutagênica e teratogênica.
Micotoxinas
Fungos Aspergillus spp Penicillium spp Claviceps spp Fusarium spp
Toxinas Aflatoxinas Ocratoxina
Alcalóides Ergolínicos Tricotecenos Zearalenona Fumonisina
Penicilium
By Don White, University of Illinois By Don White, University of Illinois
Fusarium
By Mississippi Genome Exploration Laboratory
Aspergillus
by David Moore
Claviceps
Micotoxinas
Aflatoxina B1
Aflatoxina M1 By Romer labs
By Romer labs
Aflatoxinas:
Produzidas por Aspergillus spp;
Econtradas em cereais, nozes, frutas, leite e derivados;
Micotoxinas mais importantes:
Frequência, Estabilidade e Toxicidade (B1 > G1 > M1 > B2 > G2);
Contaminação aguda: necrose do fígado;
Atividade mutagênica, teratogênica e imunosupressora;
Orgãos mais atingidos: fígado, rins e o cérebro;
Dose letal (DL50) = 0,5 a 10 mg/kg
Limite para aflatoxinas totais: 20 g/kg em alimentos e
0,5 g/L/kg em leite e derivados. Ração animal: 50 g/kg
Micotoxinas
Aflatoxinas:
O O
O
OO
OCH3AFB1
OCH3
O O
O
OO
O
AFB1 epoxido
O O
O
OO
HO
NN
NN
O
NDNA
DNA ou RNA
OCH3
AFB1-N7-GUA-DNA
P450
O2
+
Fazem ligações covalentes com sítios nucleofílicos do DNA e RNA formando adutos.
A formação de adutos de guanina é frequentemente observada no gene supressor de tumor p53 em pacientes com câncer de fígado que possuem altos níveis de contaminação de aflatoxinas.
Micotoxinas
Ocratoxinas:
Produzidas por Aspergillus spp e Penicillum spp;
Econtradas em cereais, café, frutas secas, vinho e carne;
Existem 7 tipos, sendo a ocratoxina A (OTA) a mais tóxica;
OTA afeta principalmente os rins e também no fígado;
Propriedades carcinogênicas, imunossupressoras e neurotóxicas;
Dificulta a coagulação do sangue;
Dose letal (DL50) = 3 mg/kg
Limite para ocratoxina A: 2-750 g/kg em alimentos e
2 g/L derivados da uva.
Ocratoxina By Romer labs
Micotoxinas
Fusariotoxinas:
O gênero Fusarium é o grupo de fungos com maior capacidade genética para produção de micotoxinas em condições adequadas de desenvolvimento.
Principais fusariotoxinas:
Zearalenona;
Fumonisinas;
Tricotecenos.
Zearalenona By Romer labs
Micotoxinas
Fumonisina B1 By Romer labs
Deoxinivalenol By Romer labs
Ergotoxinas ou alcalóides do Ergot:
Produzidas por Claviceps spp;
Encontradas em cereais e gramíneas.
Dois tipos de alcalóides: tipo clavina e derivativos do ácido lisérgico.
Ergotismo ou “fogo sagrado”: Gangrena, contrações uterinas, perturbações do sistema nervoso central, náuseas e morte.
Primeiras micotoxinas utilizadas na medicina: indução do parto e anti-hemorrágico.
Atualmente utilizadas no tratamento de enxaquecas, hemorragias pós-parto, mastopatias e sedação do sistema nervoso central.
Efeitos complexos no sistema nervoso central: agonistas ou antagonistas de receptores (adrenérgicos, dopaminérgicos).
Ergotamina
Micotoxinas
Penicilina By Romer labs
Cefalosporina By Romer labs
Penicilina:
Produzida por Penicillium spp;
Descoberta em 1928 por Alexander Fleming e utilizada a partir de 1941.
Altamente eficiente contra bactérias Gram +
Não é tóxica ao homem
Cefalosporina:
Produzida por Cephalosporum acremonium
Descoberta em 1946 por Giuseppe Brotzu e utilizada como antibiótico
Altamente eficiente contra bactérias Gram + e Gram -
Não é tóxica ao homem
Micotoxinas
MINS, C. et al. Microbiologia médica. 5.ed. Elsevier, Rio de Janeiro, 2014
MURRAY, C. et al. Microbiologia médica. 6.ed. Elsevier, Rio de Janeiro, 2009
TORTORA, G.J. et al. Microbiologia . 10.ed. Artmed, Rio de Janeiro, 2012
VERONESE ,R. ; FOCACCIA, R. Tratado de infectologia . 4.ed. Atheneu, 2010
Referências Bibliográficas